Redis快速入门

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0.目录

  1. Redis快速入门：Key-Value存储系统简介
  2. Redis快速入门：选择Key-Value Store
  3. Redis快速入门：初识Redis
  4. Redis快速入门：安装、配置和操作

1.Redis快速入门：Key-Value存储系统简介

　　Redis是一个Key-Value存储系统。和Memcached类似，它支持存储的value类型相对更多，包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)和zset(有序集合)。这些数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作，而且这些操作都是原子性的。在此基础上，Redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中。区别的是Redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。


1.1.Key-Value存储系统简介

　　Key-Value Store是当下比较流行的话题，尤其在构建诸如搜索引擎、IM、P2P、游戏服务器、SNS等大型互联网应用以及提供云计算服务的时候，怎样保证系统在海量数据环境下的高性能、高可靠性、高扩展性、高可用性、低成本成为所有系统架构们挖苦心思考虑的重点，而怎样解决数据库服务器的性能瓶颈是最大的挑战。

　    按照分布式领域的CAP理论(Consistency（一致性）、Availability（可用性）、Tolerance to network Partitions）分区容错性这三部分在任何系统架构实现时只可能同时满足其中二点，没法三者兼顾)来衡量，传统的关系数据库的ACID只满足了Consistency、Availability，因此在Partition tolerance上就很难做得好。另外传统的关系数据库处理海量数据、分布式架构时候在Performance、Scalability、 Availability等方面也存在很大的局限性。

　　而Key-Value Store更加注重对海量数据存取的性能、分布式、扩展性支持上，并不需要传统关系数据库的一些特征，例如：Schema、事务、完整SQL查询支持等等，因此在分布式环境下的性能相对于传统的关系数据库有较大的提升。

　　Key-Value数据库分为很多种类，具体如下图:

 

　　这些Key-Value数据库，有的是用C/C++编写的，有的是用Java编写的，还有的是用Erlang编写的，每个都有自己的独到之处，我们从中挑选一些比较有特色且应用广泛的产品学习和了解一下。

2.Redis快速入门：选择Key-Value Store

　　在之前的文章中，给大家介绍了《Redis快速入门：Key-Value存储系统简介》，今天进一步给大家介绍为什么选择Key-Value Store。Key-Value Store是当下比较流行的话题，尤其在构建诸如搜索引擎、IM、P2P、游戏服务器、SNS等大型互联网应用以及提供云计算服务的时候，怎样保证系统在海量数据环境下的高性能、高可靠性、高扩展性、高可用性、低成本成为所有系统架构们挖苦心思考虑的重点，而怎样解决数据库服务器的性能瓶颈是最大的挑战。
　　大量的互联网用户选择Key-Value Store的原因具体是什么呢? 主要分为下面的2个主要原因：

2.1、大规模的互联网应用

　　对于google，ebay这样的互联网企业，每时每刻都有无数的用户在使用它们提供的互联网服务，这些服务带来的就是大量的数据吞吐量，在同一时间，会并发的有成千上万的连接对数据库进行操作。在这种情况下，单台服务器或者几台服务器远远不能满足这些数据处理的需求，简单的升级服务器性能这样的scale up的方式也不行，所以唯一可以采用的办法就是scale out了。scale out的方法有很多种，但大致分为两类：

  • 一类仍然采用RDBMS，然后通过对数据库的垂直和水平切割将整个数据库部署到一个集群上，这种方法的优点在于可以采用RDBMS这种熟悉的技术，但缺点在于它是针对特定应用的，就是说，由于应用的不同，切割的方法是不一样的。
  • 还有一类就是google所采用的方法，抛弃RDBMS，采用key-value形式的存储，这样可 以极大的增强系统的可扩展性(scalability)，如果要处理的数据持续增大，多加机器就可以了。事实上，key-value的存储就是由于BigTable等相关论文的发表慢慢进入人们的 视野的。

2.2、云存储

　　如果说上一个问题还有可以替代的解决方案(切割数据库)的话，那么对于云存储来说，也许key-value的store就是唯一的解决方案了。云存储简单点说就是构建一个大型的存储平台给别人用，这也就意味着在这上面运行的应用其实是不可控的。如果其中某个客户的应用随着用户的增长而不断增长时，云存储供应商是没有办法通过数据库的切割来达到scale的，因为这个数据是客户的，供应商不了解这个数据自然就没法作出切割。在这种情况下，key-value的store就是唯一的选择了，因为这种条件下的scalability必须是自动完成的，不能有人工干预。这也是为什么几乎所有的现有的云存储都是key-value形式的，例如Amazon的smipleDB，底层实现就是key-value，还有google的 GoogleAppEngine，采用的是BigTable的存储形式。也许唯一可能例外的是MS的解决方案，我在Qcon大会上听说MS的Azure平台的下一个版本中就会推出基于RDBMS的云存储，尽管我本人仍然对此保持怀疑。

       Key-Value Store最大的特点就是它的可扩展性，这也就是它最大的优势。所谓的可扩展性，在我看来这里包括了两方面内容。一方面，是指Key-Value Store可以支持极大的数据的存储，它的分布式的架构决定了只要有更多的机器，就能够保证存储更多的数据。另一方面，是指它可以支持数量很多的并发的查询。对于RDBMS，一般几百个并发的查询就可以让它很吃力了，而一个Key-Value Store，可以很轻松的支持上千的并发查询。下面而简单的罗列了一些特点：

  • Key-value store：一个 key-value 数据存储系统，只支持一些基本操作，如：SET(key, value) 和 GET(key) 等;
  • 分布式：多台机器(nodes)同时存储数据和状态，彼此交换消息来保持数据一致，可视为一个完整的存储系统。
  • 数据一致：所有机器上的数据都是同步更新的、不用担心得到不一致的结果;
  • 冗余：所有机器(nodes)保存相同的数据，整个系统的存储能力取决于单台机器(node)的能力;
  • 容错：如果有少数 nodes 出错，比如重启、当机、断网、网络丢包等各种 fault/fail 都不影响整个系统的运行;
  • 高可靠性：容错、冗余等保证了数据库系统的可靠性。

3.Redis快速入门：初识Redis

       在之前的文章中介绍了《Redis快速入门：选择Key-Value Store》，今天给大家介绍Redis的入门知识。Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。从2010年3月15日起，Redis的开发工作由VMware主持。

3.1、数据类型

　　作为Key-value型数据库，Redis也提供了键(Key)和键值(Value)的映射关系。但是，除了常规的数值或字符串，Redis的键值还可以是以下形式之一：
  • Lists (列表)
  • Sets (集合)
  • Sorted sets (有序集合)
  • Hashes (哈希表)
　　键值的数据类型决定了该键值支持的操作。Redis支持诸如列表、集合或有序集合的交集、并集、查集等高级原子操作;同时，如果键值的类型是普通数字，Redis则提供自增等原子操作。

3.2、持久化

　　通常，Redis将数据存储于内存中，或被配置为使用虚拟内存。通过两种方式可以实现数据持久化：使用截图的方式，将内存中的数据不断写入磁盘;或使用类似MySQL的日志方式，记录每次更新的日志。前者性能较高，但是可能会引起一定程度的数据丢失;后者相反。
3.3、主从同步
　　Redis支持将数据同步到多台从库上，这种特性对提高读取性能非常有益。
3.4、性能
　　相比需要依赖磁盘记录每个更新的数据库，基于内存的特性无疑给Redis带来了非常优秀的性能。读写操作之间有显著的性能差异。
3.5、提供API的语言
  • C
  • C++
  • C#
  • Clojure
  • Common Lisp
  • Erlang
  • Haskell
  • Java
  • Javascript
  • Lua
  • Objective-C
  • Perl
  • PHP
  • Python
  • Ruby
  • Scala
  • Go
  • Tcl

4.Redis快速入门：安装、配置和操作

        本文是有关Redis的系列技术文章之一。在之前的文章中介绍了《Redis快速入门：初识Redis》，对Redis有了一个初步的了解。今天继续为大家介绍Redis如何安装、配置和操作。
Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。从2010年3月15日起，Redis的开发工作由VMware主持。

4.1.如何安装Redis？

　　Redis的官方下载站是http://redis.io/download，可以去上面下载最新的安装程序下来，我写此文章时的的稳定版本是2.2.12。
　　怎么安装 Redis数据库呢?下面将介绍Linux版本的安装方法：
步骤一: 下载Redis
　　下载安装包：wget http://redis.googlecode.com/files/redis-2.2.12.tar.gz
步骤二: 编译源程序
步骤三: 启动Redis服务
　　Redis 服务端的默认连接端口是 6379。
步骤四: 将Redis作为 Linux 服务随机启动
　　vi /etc/rc.local, 使用vi编辑器打开随机启动配置文件，并在其中加入下面一行代码。　步骤五: 客户端连接验证
　　新打开一个Session输入：src/redis-cli，如果出现下面提示，那么您就可以开始Redis之旅了。
步骤六: 查看Redis日志
　　查看服务器端session，即可对Redis的运行状况进行查看或分析了。
　　以上的几个步骤就OK了!!这样一个简单的Redis数据库就可以畅通无阻地运行起来了。
步骤七: 停止Redis实例
　　最简单的方法是在启动实例的session中，直接使用Control-C来将实例停止。
　　我们还可以用客户端来停止服务，如可以用shutdown来停止Redis实例, 具体如下:

4.2.如何配置Redis？

        如果是一个专业的DBA，那么实例启动时会加很多的参数以便使系统运行的非常稳定，这样就可能会在启动时在Redis后面加一个参数，以指定配置文件的路径，就象mysql一样的读取启动配置文件的方式来启动数据库。源码编译完成后，在redis-2.2.12目录下有一个redis.conf文件，这个文件即是Redis的配置文件，用配置文件来启动Redis的方法如下:

　   Redis支持很多的参数，但都有默认值。
　 ●daemonize：默认情况下，redis不是在后台运行的，如果需要在后台运行，把该项的值更改为yes。
　　●pidfile：当Redis在后台运行的时候，Redis默认会把pid文件放在/var/run/redis.pid，你可以配置到其他地址。当运行多个redis服务时，需要指定不同的pid文件和端口。
　　●bind：指定Redis只接收来自于该IP地址的请求，如果不进行设置，那么将处理所有请求，在生产环境中最好设置该项。
　　●port：监听端口，默认为6379。
　　●timeout：设置客户端连接时的超时时间，单位为秒。当客户端在这段时间内没有发出任何指令，那么关闭该连接。
　　●loglevel：log等级分为4级，debug, verbose, notice, 和warning。生产环境下一般开启notice。
　　●logfile：配置log文件地址，默认使用标准输出，即打印在命令行终端的窗口上。
　　●databases：设置数据库的个数，可以使用SELECT 命令来切换数据库。默认使用的数据库是0。
　　●save
　　设置Redis进行数据库镜像的频率。
　　if(在60秒之内有10000个keys发生变化时){
　    　进行镜像备份
　　}else if(在300秒之内有10个keys发生了变化){
　    　进行镜像备份
　　}else if(在900秒之内有1个keys发生了变化){
　　    进行镜像备份
　　}
　　●rdbcompression：在进行镜像备份时，是否进行压缩。
　　●dbfilename：镜像备份文件的文件名。
　　●dir：数据库镜像备份的文件放置的路径。这里的路径跟文件名要分开配置是因为Redis在进行备份时，先会将当前数据库的状态写入到一个临时文件中，等备份完成时，再把该该临时文件替换为上面所指定的文件，而这里的临时文件和上面所配置的备份文件都会放在这个指定的路径当中。
　　●slaveof：设置该数据库为其他数据库的从数据库。
　　●masterauth：当主数据库连接需要密码验证时，在这里指定。
　　●requirepass：设置客户端连接后进行任何其他指定前需要使用的密码。警告：因为redis速度相当快，所以在一台比较好的服务器下，一个外部的用户可以在一秒钟进行150K次的密码尝试，这意味着你需要指定非常非常强大的密码来防止暴力破解。
　　●maxclients：限制同时连接的客户数量。当连接数超过这个值时，redis将不再接收其他连接请求，客户端尝试连接时将收到error信息。
　　●maxmemory：设置redis能够使用的最大内存。当内存满了的时候，如果还接收到set命令，redis将先尝试剔除设置过expire信息的key，而不管该key的过期时间还没有到达。在删除时，将按照过期时间进行删除，最早将要被过期的key将最先被删除。如果带有expire信息的key都删光了，那么将返回错误。这样，redis将不再接收写请求，只接收get请求。maxmemory的设置比较适合于把redis当作于类似memcached的缓存来使用。
　　●appendonly：默认情况下，redis会在后台异步的把数据库镜像备份到磁盘，但是该备份是非常耗时的，而且备份也不能很频繁，如果发生诸如拉闸限电、拔插头等状况，那么将造成比较大范围的数据丢失。所以redis提供了另外一种更加高效的数据库备份及灾难恢复方式。开启append only模式之后，redis会把所接收到的每一次写操作请求都追加到appendonly.aof文件中，当redis重新启动时，会从该文件恢复出之前的状态。但是这样会造成appendonly.aof文件过大，所以redis还支持了BGREWRITEAOF指令，对appendonly.aof进行重新整理。所以我认为推荐生产环境下的做法为关闭镜像，开启appendonly.aof，同时可以选择在访问较少的时间每天对appendonly.aof进行重写一次。
　　●appendfsync：设置对appendonly.aof文件进行同步的频率。always表示每次有写操作都进行同步，everysec表示对写操作进行累积，每秒同步一次。这个需要根据实际业务场景进行配置。
　　●vm-enabled：是否开启虚拟内存支持。因为redis是一个内存数据库，而且当内存满的时候，无法接收新的写请求，所以在redis 2.0中，提供了虚拟内存的支持。但是需要注意的是，redis中，所有的key都会放在内存中，在内存不够时，只会把value值放入交换区。这样保证了虽然使用虚拟内存，但性能基本不受影响，同时，你需要注意的是你要把vm-max-memory设置到足够来放下你的所有的key。
　　●vm-swap-file：设置虚拟内存的交换文件路径。
　　●vm-max-memory：这里设置开启虚拟内存之后，redis将使用的最大物理内存的大小。默认为0，redis将把他所有的能放到交换文件的都放到交换文件中，以尽量少的使用物理内存。在生产环境下，需要根据实际情况设置该值，最好不要使用默认的0。
　　●vm-page-size：设置虚拟内存的页大小，如果你的value值比较大，比如说你要在value中放置博客、新闻之类的所有文章内容，就设大一点，如果要放置的都是很小的内容，那就设小一点。
　　●vm-pages：设置交换文件的总的page数量，需要注意的是，page table信息会放在物理内存中，每8个page就会占据RAM中的1个byte。总的虚拟内存大小 = vm-page-size * vm-pages。
　　●vm-max-threads：设置VM IO同时使用的线程数量。因为在进行内存交换时，对数据有编码和解码的过程，所以尽管IO设备在硬件上本上不能支持很多的并发读写，但是还是如果你所保存的vlaue值比较大，将该值设大一些，还是能够提升性能的。
　　●glueoutputbuf：把小的输出缓存放在一起，以便能够在一个TCP packet中为客户端发送多个响应，具体原理和真实效果我不是很清楚。所以根据注释，你不是很确定的时候就设置成yes。
　　●hash-max-zipmap-entries：在redis 2.0中引入了hash数据结构。当hash中包含超过指定元素个数并且最大的元素没有超过临界时，hash将以一种特殊的编码方式(大大减少内存使用)来存储，这里可以设置这两个临界值。
　　●activerehashing：开启之后，redis将在每100毫秒时使用1毫秒的CPU时间来对redis的hash表进行重新hash，可以降低内存的使用。当你的使用场景中，有非常严格的实时性需要，不能够接受Redis时不时的对请求有2毫秒的延迟的话，把这项配置为no。如果没有这么严格的实时性要求，可以设置为yes，以便能够尽可能快的释放内存。

4.3操作Redis数据库

　　下面我们来简单的操作一下数据库。
1、插入数据
　　设置一个key-value对。
2、查询数据
　　取出key所对应的value。
3、删除键值
　　删除这个key及对应的value。
4、验证键是否存在
        其中0，代表此key不存在;1代表存在。




posted @ 2011-12-18 20:04  xwdreamer  阅读(924)  评论(0)  编辑  收藏  举报